JPH0610361U

JPH0610361U - 膜形成装置

Info

Publication number: JPH0610361U
Application number: JP5317792U
Authority: JP
Inventors: 哲西山; 潔緒方; 直人鞍谷; 明憲江部
Original assignee: 日新電機株式会社
Priority date: 1992-07-06
Filing date: 1992-07-06
Publication date: 1994-02-08

Abstract

(57)【要約】【目的】基体表面の効果的な清浄化を、基体に欠陥や
損傷を持たらすことなく行うことができ、しかも清浄化
後は当該基体を大気に曝すことなく次の成膜工程に入る
ことができる膜形成装置を提供する。【構成】この装置は、基体２の清浄化を行うための第
１の真空容器４と、それに真空弁６を介して隣接されて
いて、基体２に成膜を行うための第２の真空容器８とを
備えている。真空容器４内には、例えば酸素元素を含有
するガス１６が導入される。真空容器４の側壁部には、
基体２を両真空容器４、８間で真空弁６を経由して搬送
する基体搬送機構１０が設けられている。真空容器４内
には、そこに搬入された基体２の膜形成面２ａに紫外線
２０を照射する紫外線源１８および同膜形成面２ａの近
傍でプラズマ２８を発生させる高周波コイル２２が設け
られている。真空容器８内には、そこに搬入された基体
２の膜形成面２ａに膜を形成する蒸発源３０が設けられ
ている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、基体の膜形成面を清浄化し、その後当該基体を大気に曝すことなく、その膜形成面に膜を形成するようにした膜形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

基体の表面に膜を形成し、例えば基体の耐摩耗性、摺動性および耐候性を改善したり、基体の表面に半導体特性を有する膜を形成し、半導体分野に用いられる素子として応用しようとする際、基体に対する膜の密着性が十分確保されていることが要求され、また、膜の特性が長期的に安定であることが要求される。

【０００３】この膜の密着性の低下を持たらしたり、特性の長期安定性が得られない要因の一つに、基体の膜形成面の汚染が挙げられる。この汚染層は、例えば基体を機械加工する際に用いられる各種機械油であったり、基体が大気中に曝されることによってもたらされる表面酸化層であったり、あるいは基体表面に付着したゴミであったりする。

【０００４】これを改善するために、従来は例えば、湿式の洗浄方法を用いて基体の表面を清浄化していた。例えば、水や有機溶剤、あるいはアルカリ、酸の溶液を用いかつ超音波を利用した洗浄やそれらの蒸気を利用した洗浄がそれである。

【０００５】しかしながら、この湿式の洗浄方法では、基体上に各種溶剤の残存物がシミとして付着し、それが却って、基体上に形成される膜の密着性を悪くすることが多かった。

【０００６】また、清浄な基体表面が得られたとしても、膜を形成するための真空容器に納めるまでに当該基体が大気に曝されるため、その間にゴミの付着が生じたり、基体の表面が酸化されたりして、清浄化の効果が無くなってしまう。

【０００７】そこで、湿式洗浄に代わる方法として、近年は、ある運動エネルギーの与えられたイオンを照射することによるスパッタリングを利用する乾式の方法が試みられている。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記方法は基体表面をスパッタリングによってクリーニングする必要性から、スパッタ粒子の運動エネルギーも必然的に大きなものとなり、その結果、このスパッタ粒子によって、基体内での欠陥の生成や、熱的なダメージ（損傷）を引き起こす場合が多々あった。

【０００９】また、イオン照射によるスパッタリングに代えて、不活性ガスや窒素ガスのプラズマを基体に照射するといった、比較的小さい運動エネルギーを用いる方法も試みられているが、これらもプラズマによるスパッタリングによる清浄化作用を利用しているため、今度はそのスパッタリングの作用が少なくなり、十分な効果を挙げることができないという問題がある。

【００１０】また、同じく乾式の方法として、紫外線照射によって基体を清浄化する方法も試みられている。しかしこの場合も、紫外線照射による清浄化を行う工程と、膜形成を行う工程との間に基体が大気に曝されると、先の工程によって清浄化された基体が再汚染される恐れが多いという問題がある。

【００１１】そこでこの考案は、基体表面の効果的な清浄化を、基体に欠陥や損傷をもたらすことなく行うことができ、しかも清浄化後は当該基体を大気に曝すことなく次の成膜工程に入ることができるようにした膜形成装置を提供することを主たる目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、この考案の膜形成装置は、基体の清浄化を行うためのものであって酸素元素を含有するガスが導入される第１の真空容器と、この第１の真空容器に真空弁を介して隣接されていて基体に成膜を行うための第２の真空容器と、基体を第１の真空容器と第２の真空容器との間で前記真空弁を経由して搬送する基体搬送機構と、第１の真空容器内においてそこに搬入された基体の膜形成面に紫外線を照射する紫外線源と、第２の真空容器内においてそこに搬入された基体の膜形成面に膜を形成する膜形成手段とを備えることを特徴とする。

【００１３】また、第１の真空容器内においてそこに搬入された基体の膜形成面の近傍で、当該真空容器内に導入されたガスのプラズマを発生させるプラズマ発生手段を更に設けても良い。

【００１４】

【作用】

上記構成によれば、第１の真空容器内において、紫外線源から、基体の膜形成面に紫外線を照射すると、基体に付着している、あるいは基体と化学的に結合している有機物質等の汚染物質の分子間の結合を切断するエネルギーが紫外線によって与えられ、これによって汚染物質が基体表面から簡単に離れるようになる。しかもこれを、酸素元素を含有するガスの存在下で行うと、汚染物質の酸化も行われるようになり、汚染物質は酸化物の形で基体表面から簡単に離れるようになる。このようにして、基体の膜形成面を清浄にすることができる。

【００１５】第１の真空容器内における基体の清浄化が終了すると、真空弁を開き、基体搬送機構によって、基体を第２の真空容器内へ搬送する。この搬送は、基体を大気に曝すことなく行うことができる。

【００１６】第２の真空容器内においては、上記のようにして清浄化が行われた基体の膜形成面に、膜形成手段によって、所望の膜を形成することができる。

【００１７】また、上記のようなプラズマ発生手段を更に設けておけば、第１の真空容器内において、基体の膜形成面に対する紫外線照射とプラズマ照射とを併用することができ、そのようにすれば、紫外線照射によって切断された有機物質等の汚染物質を、プラズマの化学的および／または物理的作用によって、基体表面から一層効果的に除去することができるようになる。

【００１８】

【実施例】

図１は、この考案の一実施例に係る膜形成装置を示す概略断面図である。

【００１９】この膜形成装置は、基体２の清浄化を行うための第１の真空容器４と、この真空容器４に真空弁（例えばゲートバルブ）６を介して隣接していて、基体２に成膜を行うための第２の真空容器８とを備えている。両真空容器４、８は、図示しない真空排気装置によってそれぞれ真空排気される。

【００２０】第１の真空容器４内には、ガス導入口１４から、ガス１６が導入される。このガス１６は、紫外線照射のみを行う場合は、例えばＯ₂、Ｏ₃等の酸素元素を含有するガスである。紫外線照射とプラズマ照射を併用する場合は、ガス１６は、例えばメタン、エタン、プロパン、エチレン、プロピレン、アセチレン、メチルメタアクリレート等の炭化水素ガス、ＣＦ₄、ＣＨＦ₃、ＨＦ、ＨＣl 、Ｈ ₂ 、アンモニア、ＳiＨ₄、Ｎ₂等のハロゲン元素、水素元素あるいは窒素元素を含有するガス、Ｏ₂、Ｏ₃等の酸素元素を含有するガス、Ａr 、Ｎe 、Ｘ e 等の不活性ガス元素を含有するガス、等である。

【００２１】真空容器４の側壁部には、基体２を当該真空容器４と第２の真空容器８との間で真空弁６を経由して搬送する基体搬送機構１０が設けられている。この例では、この基体搬送機構１０の基体２を保持するホルダ部１２が、矢印Ａのように前後動して基体２の搬送を行う。

【００２２】真空容器４内には、そこに搬入された基体２の膜形成面２ａに紫外線２０を照射する紫外線源１８が設けられている。この紫外線源１８は、例えば、１６０ｎｍ〜４００ｎｍの波長域の紫外線２０を照射できる水銀ランプ、キセノンランプ、重水素ランプ等である。

【００２３】更にこの実施例では、真空容器４内におけるホルダ部１２上の基体２の近くに高周波コイル２２を設け、真空容器４外にこの高周波コイル２２に高周波電力を供給する高周波電源２６および整合回路２４を設け、これによって、基体２の膜形成面２ａの近傍で、真空容器４内に導入されたガス１６のプラズマ２８を発生させるプラズマ発生手段を構成している。もっとも、プラズマ発生手段としては、このような手段の他に、二枚の対向する電極間に直流や高周波電界を印加して放電を生じさせる手段等を用いても良い。

【００２４】第２の真空容器８内には、そこに搬入された基体２の膜形成面２ａに膜を形成する膜形成手段として、この例では、蒸発物質３２を蒸発させてそれを基体２に蒸着させて膜を形成する蒸発源３０が設けられている。もっとも、膜形成手段としては、このような蒸発源３０の他に、スパッタリング等の各種のＰＶＤ法による手段や、プラズマＣＶＤ法等の各種のＣＶＤ法による手段を用いても良い。

【００２５】動作例を説明すると、まず、第１の真空容器４内に位置しているホルダ部１２に基体２を取り付け、真空容器４内を所定の真空度（例えば１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下）に真空排気すると共に、そこに所要のガス１６、例えばＯ₂、Ｏ₃等の酸素元素を含有するガスを所定の圧力（例えば１×１０^-4Ｔｏｒｒ程度）になるように導入する。そして、紫外線源１８から、基体２の膜形成面２ａに紫外線２０を照射する。

【００２６】これによって、基体２に付着している、あるいは基体２と化学的に結合している有機物質等の汚染物質の分子間の結合を切断するエネルギーが紫外線２０によって与えられ、汚染物質が基体２の表面から簡単に離れるようになる。しかもこれを、酸素元素を含有するガス１６の存在下で行うと、汚染物質の酸化も行われるようになり、汚染物質は酸化物の形で基体２の表面から簡単に離れるようになる。このようにして、基体２の膜形成面２ａを清浄にすることができる。

【００２７】なお、このＯ₂、Ｏ₃等の酸素元素を含有するガス１６と紫外線照射とを組み合わせた清浄化方法は、後述するプラズマ照射を併用する場合と違って、必ずしも真空下での処理を必要としないが、清浄化後の基体２を大気に曝すことなく成膜用の真空容器８内へ搬送する必要から、真空容器４にも真空排気装置をつないでおき、清浄化処理の前後において、真空容器４内を真空に保つものとする。

【００２８】また、この実施例のように、高周波コイル２２等から成るプラズマ発生手段を更に設けておけば、真空容器４内において、基体２の膜形成面２ａに対する紫外線２０の照射とプラズマ２８の照射とを併用することができる。この場合は、ガス１６としては、前述したような炭化水素ガス、ハロゲン元素、水素元素あるいは窒素元素を含有するガス、酸素元素を含有するガス、あるいは不活性ガス元素を含有するガス、等を用いれば良い。このようなプラズマ照射を併用すれば、紫外線照射によって切断された有機物質等の汚染物質を、プラズマ２８の化学的および／または物理的作用によって除去することができるので、即ちプラズマ２８中の活性種と反応させて気相にして除去したり、プラズマ２８による物理的なスパッタリングによって除去したりすることができるので、基体２の膜形成面２ａを一層効果的に清浄化することができる。

【００２９】しかも、基体２の膜形成面２ａがプラズマ２８によるスパッタリングによって適度に荒らされることで、後の工程で基体２の膜形成面２ａ上に形成される膜の密着性が一層向上するという効果も得られる。

【００３０】真空容器４内における基体２の膜形成面２ａの清浄化が終了すると、真空弁６を開き、基体搬送機構１０によって、即ちこの例ではそのホルダ部１２を伸ばして、基体２を、予め真空排気されている第２の真空容器８内へ搬送する。この搬送は、基体２を大気に曝すことなく行うことができる。

【００３１】真空容器８内においては、上記のようにして清浄化が行われた基体２の膜形成面２ａに、蒸発源３０からの所望の蒸発物質３２を蒸着させて、所望の膜を形成することができる。

【００３２】このような膜形成装置の特徴を列挙すると次のとおりである。

【００３３】従来の湿式の洗浄と異なり、乾式の洗浄なので、洗浄液が基体２の膜形成面２ａに残存することによって膜の密着性低下や特性劣化が起こるのを防止することができる。

【００３４】紫外線照射による清浄化によって、基体２の表面に付着している、あるいは基体２と結合している有機物質等が除去される工程において、基体２に対して物理的なダメージが与えられない。

【００３５】プラズマ照射を併用する場合も、基体２に対して物理的なダメージを与える恐れはなく、しかも清浄化を一層効果的に行うことができる。

【００３６】清浄化された基体２を、大気に曝すことなく、次の成膜用の真空容器８内に搬送することができるので、清浄化後のゴミの付着、表面の酸化といった汚染が防止できる。その結果、膜の密着性が向上すると共に、基体表面の汚染物質の膜への侵入による膜の特性劣化を防止することができる。

【００３７】清浄化を行うための真空容器４と、膜を形成するための真空容器８とが別であるので、清浄化を行う際の作用、例えば酸化、還元、あるいはエッチングといった作用が、真空容器８内における膜形成作用に悪影響を及ぼさない。

【００３８】次に、この考案に従ったより具体的な実施例と、従来例相当の比較例とについて説明する。

【００３９】（実施例１）基体２としてエポキシ樹脂より成る基体を、図１に示す真空容器４内に納めた後、真空容器４内を１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下の真空度に真空排気した（この際、真空弁６は閉じられている）。その後、真空容器４内にガス１６としてＡr ガスを真空容器４内が１×１０^-4Ｔｏｒｒになるように導入し、高周波電源２６より１３．５６ＭＨｚの周波数で２００Ｗの電力の高周波を高周波コイル２２に印加できるよう整合回路２４を調整し、真空容器４内にプラズマ２８としてＡr プラズマを発生させ、これを前記基体に照射した。それと同時に、紫外線源１８から紫外線２０として、１８４．９ｎｍと２５３．７ｎｍの波長を有する紫外線を前記基体に照射した。

【００４０】上記清浄化処理が終わった後、真空容器４内を再び１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下の真空度に保持し、真空弁６を開き、同じく１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下の真空度に保持していた膜形成のための真空容器８内に基体を大気に曝すことなく移動させた。その後、蒸発源３０よりアルミニウムＡl（純度５Ｎ）を蒸発させ、前記基体上に１μｍのＡl 膜を成膜した。

【００４１】（実施例２）実施例１と同じ基体を、実施例１と同じように窒素ガスを用いたプラズマと紫外線照射とによって清浄化した後、実施例と同じく基体上にＡl 膜を形成した。

【００４２】（実施例３）実施例１と同じ基体を、実施例１と同じように酸素とメタンの混合ガスを用いたプラズマと紫外線照射とによって清浄化した後、実施例１と同じく基体上にＡ l 膜を形成した。

【００４３】（比較例１）実施例１と同じ基体を、清浄化を行う容器と膜形成を行う容器とが真空下で連続的に搬送できない装置を用いて、実施例１と同じように清浄化した後、基体を一旦大気中に取り出し、その後膜形成装置に納め、実施例１と同じようにしてＡ l 膜を当該基体上に形成した。

【００４４】（比較例２）実施例１と同じ基体を、実施例１と同じようにＡr プラズマによって清浄化した後、実施例１と同じく基体上にＡl 膜を形成した。但し、実施例１とは違い、紫外線照射を用いなかった。清浄化後の基体は大気に曝していない。

【００４５】（比較例３）実施例１と同じ基体に対して、Ａr イオンを２ＫｅＶのエネルギーでもって基体に照射した後、実施例１と同じく基体上にＡl 膜を形成した。このＡr イオンの照射は、カウフマン型のイオン源を用いて行った。清浄化後の基体は大気に曝していない。

【００４６】（評価）上記実施例１〜３と比較例１〜３の基体をいずれも二ヵ月間大気中に放置した後、Ａl 膜の密着強度を引っ張り試験によって調べた。その結果を表１に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】実施例１〜３のものは、いずれも高い密着強度を有したＡl 膜が得られたのに対し、比較例１〜３のものは、密着強度が低い値となった。これは、いずれも清浄化の程度、基体に与える熱的損傷の程度に差があったためと考えられ、この考案による膜形成装置を用いたものは、基体と膜との密着性が優れたものになることが判明した。

【００４９】

【考案の効果】

以上のようにこの考案によれば、基体表面の効果的な清浄化を、基体に欠陥や損傷をもたらすことなく行うことができ、しかも清浄化後は当該基体を大気に曝すことなく次の成膜工程に入ることができる。その結果、基体に対する膜の密着性を向上させることができると共に、膜の特性劣化を防止することができる。

【００５０】また、上記のようなプラズマ発生手段を更に設けておけば、紫外線照射とプラズマ照射とを併用することができるので、基体の清浄化を一層効果的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例に係る膜形成装置を示す概
略断面図である。

【符号の説明】

２基体４第１の真空容器６真空弁８第２の真空容器１０基体搬送機構１６ガス１８紫外線源２０紫外線２２高周波コイル２６高周波電源２８プラズマ３０蒸発源３２蒸発物質

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者江部明憲京都府京都市右京区梅津高畝町47番地日新電機株式会社内

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】基体の清浄化を行うためのものであって
酸素元素を含有するガスが導入される第１の真空容器
と、この第１の真空容器に真空弁を介して隣接されてい
て基体に成膜を行うための第２の真空容器と、基体を第
１の真空容器と第２の真空容器との間で前記真空弁を経
由して搬送する基体搬送機構と、第１の真空容器内にお
いてそこに搬入された基体の膜形成面に紫外線を照射す
る紫外線源と、第２の真空容器内においてそこに搬入さ
れた基体の膜形成面に膜を形成する膜形成手段とを備え
ることを特徴とする膜形成装置。
【請求項２】基体の清浄化を行うためのものであって
ガスが導入される第１の真空容器と、この第１の真空容
器に真空弁を介して隣接されていて基体に成膜を行うた
めの第２の真空容器と、基体を第１の真空容器と第２の
真空容器との間で前記真空弁を経由して搬送する基体搬
送機構と、第１の真空容器内においてそこに搬入された
基体の膜形成面に紫外線を照射する紫外線源と、第１の
真空容器内においてそこに搬入された基体の膜形成面の
近傍で、当該真空容器内に導入されたガスのプラズマを
発生させるプラズマ発生手段と、第２の真空容器内にお
いてそこに搬入された基体の膜形成面に膜を形成する膜
形成手段とを備えることを特徴とする膜形成装置。